軌道角動(dòng)量測量的案例
用自由曲面光學(xué)元件測量軌道角動(dòng)量（OAM）
由于具有編碼許多(理論上是無限的)信息狀態(tài)的能力，攜帶軌道角動(dòng)量(OAM)的光束在遠(yuǎn)程通訊中十分有用。盡管有這個(gè)優(yōu)勢，解碼信息（即測量OAM）通常是一個(gè)挑戰(zhàn)。根據(jù)M.P. J. Lavery等人的工作，我們在VirtualLab Fusion中建立了一個(gè)光路，用兩個(gè)自由曲面光學(xué)元件將OAM轉(zhuǎn)換為線性相位。通過這種裝置，我們將演示有效的OAM測量。
建模任務(wù)
自由曲面透鏡參數(shù)來自M. P. J. Lavery, et al., Opt. Express 20, 2110-2115 (2012)
建模任務(wù)
自由曲面透鏡參數(shù)來自M. P. J. Lavery, et al., Opt. Express 20, 2110-2115 (2012)
輸入L=-1的仿真結(jié)果
輸入L=0的仿真結(jié)果
輸入L=+1的仿真結(jié)果
輸入L=+2的仿真結(jié)果
輸入L=+3的仿真結(jié)果
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 自定義微結(jié)構(gòu)表面
- 如何使用可編程界面以及示例（球面）[用例]
? 正確地設(shè)置傅里葉變換
- 傅里葉變換設(shè)置 – 實(shí)例討論 [用例]
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
延伸閱讀
- 搭載軌道角動(dòng)量（OAM）光束的產(chǎn)生
- 如何使用可編程界面以及示例（球面）
展開 產(chǎn)生軌道角動(dòng)量（OAM）光束
現(xiàn)實(shí)表明，具有軌道角動(dòng)量（OAM）的光束可用于各種應(yīng)用，從量子光學(xué)到光學(xué)通訊和顯微鏡。 目前已提出多種產(chǎn)生此種光束的方法，這里，我們在VirtualLab Fusion中演示了如何利用螺旋相位板產(chǎn)生更具有軌道角動(dòng)量(OAM)的光束。利用可編程界面描述具有自定義參數(shù)的螺旋相位板，并結(jié)合微結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行建模。
軌道角動(dòng)量光束(OAM)的產(chǎn)生
我們用不同參數(shù)的螺旋相位板演示了攜帶OAM的光束的產(chǎn)生。
如何使用可編程界面及實(shí)例(球面)
在本文檔中，我們以簡單的球形表面為例，說明如何使用可編程界面。 了解更多信息可發(fā)送信息至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com網(wǎng)址: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
展開 上海交大金賢敏團(tuán)隊(duì)制備出軌道角動(dòng)量波導(dǎo)光子芯片
而在量子光學(xué)與量子信息領(lǐng)域，光子軌道角動(dòng)量，作為內(nèi)秉的無限維的自由度，可將其用于分發(fā)高維的量子態(tài)以及構(gòu)建高維希爾伯特空間的量子計(jì)算機(jī)。
大規(guī)模地應(yīng)用軌道角動(dòng)量超越原理性的驗(yàn)證迫切地要求發(fā)展集成器件將軌道角動(dòng)量傳輸、產(chǎn)生以及操縱于一體化。之前的工作，不論是利用可控的位相陣列，還是微環(huán)共振腔產(chǎn)生軌道角動(dòng)量，均是將軌道角動(dòng)量輻射到自由空間中，無法存在于芯片內(nèi)部。金賢敏團(tuán)隊(duì)通過飛秒激光直寫技術(shù)制備了首個(gè)波導(dǎo)橫截面為“甜甜圈”型的三維集成的軌道角動(dòng)量波導(dǎo)光子芯片，使得軌道角動(dòng)量這一新興自由度在芯片內(nèi)操控得以在實(shí)驗(yàn)中首次實(shí)現(xiàn)。這也將促進(jìn)未來光子集成芯片上高維量子信息與高維量子計(jì)算的實(shí)現(xiàn)。
傳統(tǒng)的波導(dǎo)，由于其有效折射率過小而不能分開幾乎簡并的軌道角動(dòng)量模式。研究組通過三維飛秒激光直寫技術(shù)得到的“甜甜圈”波導(dǎo)可以有效地將簡并的軌道角動(dòng)量模式分開。此“甜甜圈”型波導(dǎo)是由12根相互之間有輕微重疊的波導(dǎo)和高折射率芯所組成的。通過測量從芯片出來的扭曲光與參考光的干涉以及對(duì)芯片前后的態(tài)作投影測量，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了此波導(dǎo)可以高效高保真地傳輸?shù)碗A軌道角動(dòng)量模式，特別是傳輸總效率高達(dá)60%。對(duì)于高階模式，目前加工出來的波導(dǎo)，會(huì)讓其轉(zhuǎn)化為低階模式。同時(shí)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，此波導(dǎo)也可以高保真地傳輸三比特的“qutrit”態(tài)，超越了傳統(tǒng)的兩比特的“qubit”態(tài)。這暗示著此波導(dǎo)將很有潛力可以用于高維量子態(tài)的傳輸與操控。
展開 [NEWSLETTER] 產(chǎn)生軌道角動(dòng)量（OAM）光束
現(xiàn)實(shí)表明，具有軌道角動(dòng)量（OAM）的光束可用于各種應(yīng)用，從量子光學(xué)到光學(xué)通訊和顯微鏡。 目前已提出多種產(chǎn)生此種光束的方法，這里，我們在VirtualLab Fusion中演示了如何利用螺旋相位板產(chǎn)生更具有軌道角動(dòng)量(OAM)的光束。利用可編程界面描述具有自定義參數(shù)的螺旋相位板，并結(jié)合微結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行建模。
軌道角動(dòng)量光束(OAM)的產(chǎn)生
我們用不同參數(shù)的螺旋相位板演示了攜帶OAM的光束的產(chǎn)生。
如何使用可編程界面及實(shí)例(球面)
在本文檔中，我們以簡單的球形表面為例，說明如何使用可編程界面。
了解更多信息可發(fā)送信息至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 
搭載軌道角動(dòng)量（OAM）光束的產(chǎn)生
眾所周知，軌道角動(dòng)量(OAM)與光的螺旋相位有關(guān)。如今，搭載OAM的光束在量子光學(xué)、光通信和生物光子學(xué)等許多領(lǐng)域都有應(yīng)用。根據(jù)M. Massari等人的工作，我們用螺旋相位板演示了帶有OAM光束的產(chǎn)生。在VirtualLab Fusion的仿真中，給出了3個(gè)不同OAM指數(shù)的仿真實(shí)例。
建模任務(wù)
光路的概念來自M. Massari, et al., Appl. Opt. 54, 4077-4083 (2015)
角向指數(shù)L=1，徑向指數(shù)P=1
角向指數(shù)L=1，徑向指數(shù)P=2
角向指數(shù)L=1，徑向指數(shù)P=3
不同情況對(duì)比
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 定制微結(jié)構(gòu)表面
- 如何使用可編程界面工作以及示例（球面）[用例]
? 正確地設(shè)置傅里葉變換
- 傅里葉變換設(shè)置 – 實(shí)例討論 [用例]
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
延伸閱讀
- 如何使用可編程界面工作以及示例（球面）
- 利用偏振光干涉產(chǎn)生空間變化的偏振
展開 基于HFSS的軌道角動(dòng)量天線設(shè)計(jì)
相關(guān)理論介紹
軌道角動(dòng)量因其模數(shù)的無限性與正交性在提升通信容量 方面有著巨大的潛力,對(duì)解決頻譜資源不堪重負(fù)的現(xiàn)狀有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
經(jīng)典電磁理論指出，電磁輻射不僅攜帶線性動(dòng)量，還有可能攜帶角動(dòng)量。對(duì)光波而言，角動(dòng)量和線性動(dòng)量之間的關(guān)系可簡單地表示為L =r +p ,其中表示角動(dòng)量，r表示光子的位置矢量，p =mv 表示線性動(dòng)量。角動(dòng)量可分為自旋角動(dòng)量SAM和軌道角動(dòng)量OAM兩部分，用S和J分別表示他們，則L可以表示為：
L = S + J
對(duì)于線極化光波，有S=0，在考慮傳播方向上的角動(dòng)量時(shí)，如z軸，它與x、y平面上的線性動(dòng)量有關(guān)。p =mv =ε_(tái)0 E xB ,E和B分別表示電場和磁場。因此，對(duì)于TEM波而言，不論是圓極化波還是線極化波，其電場與磁場均存在于x、y平面內(nèi)， 線性動(dòng)量p平行于z軸，因此在傳播方向上不會(huì)有角動(dòng)量產(chǎn)生。這表明，在傳播方向上，如果沒有電場或者磁場的分布則角動(dòng)量也不會(huì)產(chǎn)生。實(shí)際情況下，由于有限性的限制，TEM波是不存在的，軸向場總是存在，因此電磁輻射總會(huì)伴隨著角動(dòng)量的傳輸。如圖1所示，渦旋波的坡印廷矢量放向不是沿著z軸直線傳播，而是呈現(xiàn)“螺旋上升”的形式。
圖1渦旋電磁波坡印廷矢量變化示意圖
圖2 不同結(jié)構(gòu)偶極子圓環(huán)陣
采用線極化的偶極子進(jìn)行圓環(huán)排布，是得到渦旋波的常用方法，圖2給出了（a）放射狀結(jié)構(gòu)，（b）切線結(jié)構(gòu)和（c）均衡結(jié)構(gòu)的三種排布方式。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)于相同的陣元個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)相同的軌道角動(dòng)量模式數(shù)時(shí)，沿一個(gè)方向放置的陣列比射線放置和切線放置的陣列所輻射的波束更準(zhǔn)直，且有更少的副瓣和更強(qiáng)的輻射強(qiáng)度，并且，用陣列方法產(chǎn)生渦旋電磁波時(shí)，各陣元的極化方式必須相同，且只有在與發(fā)射陣元相同的極化方向上才能獲得設(shè)定模態(tài)的渦旋電磁波。
展開 一種新的軌道角動(dòng)量天線設(shè)計(jì)
本文所介紹的基于介質(zhì)諧振器的軌道角動(dòng)量天線價(jià)值非常高，它具有較高的天線效率和較強(qiáng)的抗干擾能力，為軌道角動(dòng)量在毫米波頻段的應(yīng)用提供了一定的現(xiàn)實(shí)意義，同時(shí)能在多個(gè)領(lǐng)域投入使用，穩(wěn)定性極高，也為軌道角動(dòng)量在天線技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用拓展了視野，打開了新的思路。
文章來源于網(wǎng)絡(luò)、目的在于分享學(xué)習(xí)，版權(quán)歸原作者所有
[VirtualLab] 搭載軌道角動(dòng)量（OAM）光束的產(chǎn)生
摘要
眾所周知，軌道角動(dòng)量(OAM)與光的螺旋相位有關(guān)。如今，搭載OAM的光束在量子光學(xué)、光通信和生物光子學(xué)等許多領(lǐng)域都有應(yīng)用。根據(jù)M. Massari等人的工作，我們用螺旋相位板演示了帶有OAM光束的產(chǎn)生。在VirtualLab Fusion的仿真中，給出了3個(gè)不同OAM指數(shù)的仿真實(shí)例。
建模任務(wù)
光路的概念來自M. Massari, et al., Appl. Opt. 54, 4077-4083 (2015)
角向指數(shù)L=1，徑向指數(shù)P=1
角向指數(shù)L=1，徑向指數(shù)P=2
角向指數(shù)L=1，徑向指數(shù)P=3
不同情況對(duì)比
走進(jìn)VirtualLab Fusion
VirtualLab Fusion的工作流程
? 定制微結(jié)構(gòu)表面
- 如何使用可編程界面工作以及示例（球面）[用例]
? 正確地設(shè)置傅里葉變換
- 傅里葉變換設(shè)置 – 實(shí)例討論 [用例]
VirtualLab Fusion技術(shù)
文件信息
延伸閱讀
- 如何使用可編程界面工作以及示例（球面）
- 利用偏振光干涉產(chǎn)生空間變化的偏振
展開 微納級(jí)3D打印：中國計(jì)量大學(xué)嚴(yán)德賢課題組《Results in Physics》，基于太赫茲波段的負(fù)曲率軌道角動(dòng)量光纖
而在空間維度資源中，基于軌道角動(dòng)量（Orbital Angular Momentum，OAM）的模分復(fù)用技術(shù)由于攜帶不同拓樸荷數(shù)的相互正交的軌道角動(dòng)量模式成為擴(kuò)大通信容量的一種非常有潛力的方案。軌道角動(dòng)量具有全新的電磁波自由度特性，具有軌道角動(dòng)量特性的電磁波可以在常用的信息傳輸方式，如波分復(fù)用（Wave Division Multiplexing，WDM）、偏振復(fù)用（Polarization Multiplexin，PM）、時(shí)分復(fù)用（Time Division Multiplexing，TDM）等信息傳輸方式上成倍的提高信息傳輸容量。
近日，中國計(jì)量大學(xué)嚴(yán)德賢課題組提出了基于太赫茲波段的負(fù)曲率軌道角動(dòng)量光纖。該光纖以重慶摩方精密科技有限公司提供的HTL聚合物材料（耐高溫樹脂）為基底，采用兩層傾斜橢圓管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過引入環(huán)芯區(qū)域在0.4-0.8THz波段成功產(chǎn)生50-52個(gè)OAM模式，且在所研究的波段內(nèi)獲得了高模式純度、低限制損耗和低波導(dǎo)色散等傳輸特性，相關(guān)研究成果以“Design of negative curvature fiber carrying multiorbital angular momentum modes forterahertz wave transmission”為題發(fā)表在《Results in Physics》。
圖1.3D打印負(fù)曲率軌道角動(dòng)量光纖結(jié)構(gòu)圖
圖1展示了基于摩方精密nanoArch S140打印技術(shù)的3D打印光纖樣品圖。光纖整體尺寸為6.57mm，靠近纖芯區(qū)域的第二層傾斜橢圓管結(jié)構(gòu)最小尺寸為0.051mm。光纖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，在Comsol Multiphysics有限元仿真軟件中選取光纖結(jié)構(gòu)的任一截面進(jìn)行仿真研究。
展開 基于射線追蹤法進(jìn)行軌道車輛通過噪聲的測量和聲學(xué)模型驗(yàn)證
鐵路軌道及其周圍環(huán)境的聲輻射、反射和衰減的預(yù)測對(duì)于進(jìn)行可靠的列車通過噪聲仿真至關(guān)重要。本文描述了鐵路軌道聲傳播及其局部環(huán)境的測量以及驗(yàn)證相應(yīng)的仿真模型。該實(shí)驗(yàn)已在捷克的一處壓艙軌道上進(jìn)行了閉環(huán)測試與驗(yàn)證。這項(xiàng)工作的目的是考慮不同的表面特性，例如壓載物和草，并研究它們對(duì)噪聲傳播和衰減的影響。每個(gè)表面具有不同的擴(kuò)散級(jí)別，并且根據(jù)入射角度不同的反射噪聲。研究了針對(duì)不同軌道環(huán)境及其對(duì)聲傳播的影響的各種設(shè)計(jì)研究。這項(xiàng)工作的結(jié)果已被用作數(shù)值模擬列車通過噪聲的基礎(chǔ)。光線跟蹤方法已被證明是一種快速評(píng)估列車外部噪聲的有效方法。
介紹
在列車通過噪聲中，至關(guān)重要的是要知道周圍表面的參數(shù)，以便能夠創(chuàng)建可靠的數(shù)值模型，以正確地解釋反射的噪聲。
總聲壓級(jí)由直接噪聲以及來自不同表面，例如車皮、道砟、軌枕（及其間隔）和草地的各種反射組成。實(shí)際場景包含更多復(fù)雜的效果，例如，并非每個(gè)鐵軌都是完全對(duì)稱的。
在本文中，主要目的是確定三種典型的近距離經(jīng)過的火車的頻率相關(guān)的吸收系數(shù)：鐵軌（道砟）、混凝土和草。在這些表面上進(jìn)行了幾次測量，以獲得聲傳遞函數(shù)，可以通過射線追蹤數(shù)值幾何方法從中提取出所需的吸聲率。作為下一個(gè)目標(biāo)，在考慮到沿尖銳邊緣的衍射以驗(yàn)證列車通過噪聲的情況下，在包含兩個(gè)在鐵路軌道上的集裝箱貨車的復(fù)雜射線跟蹤模型中，使用了導(dǎo)出的吸收系數(shù)。
試驗(yàn)活動(dòng)
VúKV a.s.進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性活動(dòng)。在捷克的Velim鐵路測試線路（位于Cerhenice的鐵路機(jī)車車輛測試設(shè)施），定期進(jìn)行根據(jù)TSI-NOI [?SNEN ISO 3095：2013，聲學(xué)-鐵路應(yīng)用-鐵路車輛發(fā)出的噪聲的測量]進(jìn)行的認(rèn)證噪聲測試。該活動(dòng)的目的是在三種不同的表面（道砟、草和混凝土）上，從全向聲源測量不同距離和高度的聲壓級(jí)。
展開 自由曲面光學(xué)元件的OAM測量
一種方法是使用具有軌道角動(dòng)量(OAM)的光束，例如，可以用螺旋相位板產(chǎn)生這種光束。與其產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的是，OAM的測量，即信息的解碼，同樣重要。遵循M.P.J.Lavery等人的概念，我們演示了如何在VirtualLab Fusion中使用兩個(gè)自定義的自由曲面光學(xué)元件來測量OAM。
用自由曲面光學(xué)元件測量軌道角動(dòng)量
我們建立了一個(gè)由兩個(gè)自由曲面光學(xué)元件組成的光學(xué)裝置，將軌道角動(dòng)量轉(zhuǎn)換為線性角動(dòng)量，已進(jìn)行測量。
編程一個(gè)變形表面
利用VirtualLab Fusion中的可編程界面，對(duì)變形表面進(jìn)行了編程，給出了表面梯度的解析表達(dá)式。
For more information send a message to: support@infotek.com.cn / support@infocrops.comInternet: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
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[NEWSLETTER] 自由曲面光學(xué)元件的OAM測量
一種方法是使用具有軌道角動(dòng)量(OAM)的光束，例如，可以用螺旋相位板產(chǎn)生這種光束。與其產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的是，OAM的測量，即信息的解碼，同樣重要。遵循M.P.J.Lavery等人的概念，我們演示了如何在VirtualLab Fusion中使用兩個(gè)自定義的自由曲面光學(xué)元件來測量OAM。
用自由曲面光學(xué)元件測量軌道角動(dòng)量
我們建立了一個(gè)由兩個(gè)自由曲面光學(xué)元件組成的光學(xué)裝置，將軌道角動(dòng)量轉(zhuǎn)換為線性角動(dòng)量，已進(jìn)行測量。
編程一個(gè)變形表面
利用VirtualLab Fusion中的可編程界面，對(duì)變形表面進(jìn)行了編程，給出了表面梯度的解析表達(dá)式。
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展開 關(guān)注：量子探測技術(shù)進(jìn)展
（4）量子軌道角動(dòng)量三維矢量速度測量
目前激光多普勒測速只能獲取目標(biāo)的徑向速度或徑向速度分量，無法獲取目標(biāo)的橫向速度。該研究利用量子軌道角動(dòng)量特有的橫向多普勒效應(yīng)，通過量子軌道角動(dòng)量光場多特征點(diǎn)頻移測量，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)三維矢量速度的獲取。
